CN113978604B - 一种智能船舶气幕减阻节能装置 - Google Patents

一种智能船舶气幕减阻节能装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能船舶气幕减阻节能装置，涉及船舶气幕减阻技术领域，包括船舶、上层气幕组件和喷气头，所述船舶的底部后方安装有船尾气幕组件，且船舶的底部前方安装有船头气幕组件，所述上层气幕组件安置于船尾气幕组件和船头气幕组件的上侧，所述船尾气幕组件包括船尾气泵、船尾注气管、船尾气阀、船尾稳压腔、船尾输气管和船尾次级阀，所述船尾气泵的一侧连接有船尾注气管。该智能船舶气幕减阻节能装置，上层输气管平铺于船尾输气管与船头输气管的上方，配合船尾输气管与船头输气管的使用能够增强气流强度，有利于降低船舶的航行阻力，并且能够对船尾输气管和船头输气管的下方进行具有防震功效的定位固定。

Description

一种智能船舶气幕减阻节能装置
技术领域
本发明涉及船舶气幕减阻技术领域，具体为一种智能船舶气幕减阻节能装置。
背景技术
气幕减阻技术的原理是利用水与空气的密度、粘度差别，在船底通人空气，形成一薄层气液两相混合流，通过混合流密度、粘度以及流动模式的改变，减少船体所受摩擦阻力。因其良好的经济效益和试验效果，因此是船舶减阻领域最具前景的研究方向。
现有的船舶气幕减阻节能装置在使用的过程中，气幕减阻效果不佳，气幕的强度较弱，并且管道下方没有相应的定位加固结构使其易损毁，为此，我们提出一种智能船舶气幕减阻节能装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能船舶气幕减阻节能装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种智能船舶气幕减阻节能装置，包括船舶、上层气幕组件和喷气头，所述船舶的底部后方安装有船尾气幕组件，且船舶的底部前方安装有船头气幕组件，所述上层气幕组件安置于船尾气幕组件和船头气幕组件的上侧，所述船尾气幕组件包括船尾气泵、船尾注气管、船尾气阀、船尾稳压腔、船尾输气管和船尾次级阀，所述船尾气泵的一侧连接有船尾注气管，且船尾注气管的中部安装有船尾气阀，所述船尾注气管的另一侧安装有船尾稳压腔，且船尾稳压腔的一侧连接有船尾输气管，所述船尾输气管与船尾稳压腔之间的连接处安装有船尾次级阀，所述喷气头安装于船尾输气管的下方，且喷气头的中部下方及侧边下方分别安装有主气幕喷口和侧气幕喷口，所述船尾输气管的下方外侧安装有定位外环，且定位外环的内壁固定有柔性垫层，所述定位外环之间连接有加强防护网。
可选的，所述船头气幕组件包括船头气泵、船头注气管、船头气阀、船头稳压腔、船头输气管和船头次级阀，所述船头气泵的一侧连接有船头注气管，且船头注气管的中部安装有船头气阀，所述船头注气管的另一侧安装有船头稳压腔，且船头稳压腔的一侧连接有船头输气管，所述船头输气管与船头稳压腔之间的连接处安装有船头次级阀。
可选的，所述上层气幕组件包括上层气泵、上层注气管、上层气阀、上层稳压腔、上层输气管和上层次级阀，所述上层气泵的一侧连接有上层注气管，且上层注气管的中部安装有上层气阀，所述上层注气管的另一侧安装有上层稳压腔，且上层稳压腔的一侧连接有上层输气管，所述上层输气管与上层稳压腔之间的连接处安装有上层次级阀。
可选的，所述船尾输气管与船头输气管之间的内径尺寸一致，且船尾输气管与船头输气管之间为交错分布。
可选的，所述上层输气管与船尾输气管之间呈平行状结构，且上层输气管之间为等距离分布。
可选的，所述侧气幕喷口关于喷气头的竖直中心线对称分布有四个，且侧气幕喷口通过喷气头与船尾输气管的内部相互连通。
可选的，所述喷气头的内部安装有防堵组件，且防堵组件包括侧连杆、旋转杆、螺旋扇叶、防堵刷和过滤网，所述侧连杆与喷气头的内壁滑动连接，且侧连杆的中部下方安装有旋转杆，所述旋转杆的外侧固定有螺旋扇叶，且旋转杆的底部固定有防堵刷，所述主气幕喷口的内部转动设置有过滤网。
可选的，所述旋转杆通过侧连杆与喷气头之间构成转动结构，且旋转杆底部防堵刷的下侧面与过滤网的上侧面相贴合。
可选的，所述定位外环的两端上侧安装有衔接组件，且衔接组件包括固定框、固定板、防滑层和定位螺栓，所述固定框的上方焊接有固定板，且固定板的上侧设置有防滑层，所述固定板的两侧均贯穿有定位螺栓。
可选的，所述固定框的内部安装有减震组件，且减震组件包括减震弹簧、抵压框和弹性水圈层，所述固定框的内部上下两侧均安装有减震弹簧，且减震弹簧的顶端固定有抵压框，所述固定框的内部中间设置有弹性水圈层。
本发明提供了一种智能船舶气幕减阻节能装置，具备以下有益效果：
该智能船舶气幕减阻节能装置，设置有双层气幕喷气结构，上层输气管平铺于船尾输气管与船头输气管的上方，配合船尾输气管与船头输气管的使用能够增强气流强度，有利于降低船舶的航行阻力，并且能够对船尾输气管和船头输气管的下方进行具有防震功效的定位固定。
1.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有船尾气幕组件、船头气幕组件和上层气幕组件，船尾气泵通过船尾注气管和船尾气阀能够将气流泵入到船尾稳压腔的内部，船尾稳压腔通过船尾次级阀能够将气流送入到船尾输气管的内部，船尾输气管、船头输气管与上层输气管之间的结构相同，三者底部均可通过底部的喷气头进行喷气。
2.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有船尾输气管、船头输气管与上层输气管，通过交错分布的船尾输气管与船头输气管使得船底下方喷气更加均匀，并且船尾输气管与船头输气管分别通过两侧的船尾气幕组件和船头气幕组件驱动使用，两者互不干扰，方便使用，上层输气管平铺于船尾输气管与船头输气管的上方，配合船尾输气管与船头输气管的使用能够增强气流强度，并且在船尾输气管或船头输气管损坏时能够及时补充气流，避免船舶底部的气流分布不均。
3.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有喷气头，船尾输气管、船头输气管与上层输气管下方的喷气头能够通过主气幕喷口和侧气幕喷口喷出气流，并在船底外壁上形成气层，四个对称设置的侧气幕喷口使得气流能够多方向喷出，形成的气流面更广，船体的底部与水之间注入空气能够形成均匀的气液两相流，从而降低船舶的航行阻力，提高船舶的航行推进效率，起到减阻节能的作用。
4.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有防堵组件，过滤网能够对主气幕喷口进行杂物拦截，避免海洋中的杂质或水草进入，气流喷入喷气头的内部时会冲击到旋转杆外侧的螺旋扇叶上，从而带动螺旋扇叶的转动，螺旋扇叶旋转能够进一步的带动旋转杆转动，从而使得旋转杆底部的防堵刷能够对过滤网的表面进行刷洗，避免过滤网表面出现堵塞的情况影响气流出气，旋转杆上方外部能够通过侧连杆与喷气头的内壁转动相连，从而能够对旋转杆进行活动限位，避免旋转杆出现倾斜的情况。
5.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有衔接组件，通过半环形的定位外环便于对船尾输气管与船头输气管的下方外侧进行定位固定，定位外环通过固定框与固定板构成一体化结构，防滑层能够紧密贴合于船舶的底壁上，通过定位螺栓便于将固定板安装在船舶的底部外壁上，从而可以通过等距离分布的定位外环实现船尾输气管和船头输气管与船舶底部的限位固定。
6.该智能船舶气幕减阻节能装置设置有减震组件，固定框内部上下两侧的减震弹簧在受到震动冲击时能够带动抵压框并向弹性水圈层一侧进行伸缩，从而将震动力传递至弹性水圈层一侧，弹性水圈层为柔性橡胶材质其内部填充有水，通过挤压弹性水圈层内部的水流能够将压力转化为水压并进一步的传导至海洋水体中，进而起到高效减震的作用，使得上下两侧对称设置的减震弹簧能够同时作用相互传递和过滤震动力，避免定位外环受震动影响产生松动的情况。
附图说明
图1为本发明船舶底部俯视结构示意图；
图2为本发明船尾气幕组件和上层气幕组件侧视结构示意图；
图3为本发明上层气幕组件结构示意图；
图4为本发明喷气头放大结构示意图；
图5为本发明喷气头内部剖视结构示意图；
图6为本发明定位外环侧视放大结构示意图；
图7为本发明图6中A处放大结构示意图；
图8为本发明定位外环外部正视结构示意图。
图中：1、船舶；2、船尾气幕组件；201、船尾气泵；202、船尾注气管；203、船尾气阀；204、船尾稳压腔；205、船尾输气管；206、船尾次级阀；3、船头气幕组件；301、船头气泵；302、船头注气管；303、船头气阀；304、船头稳压腔；305、船头输气管；306、船头次级阀；4、上层气幕组件；401、上层气泵；402、上层注气管；403、上层气阀；404、上层稳压腔；405、上层输气管；406、上层次级阀；5、喷气头；6、主气幕喷口；7、侧气幕喷口；8、防堵组件；801、侧连杆；802、旋转杆；803、螺旋扇叶；804、防堵刷；805、过滤网；9、定位外环；10、柔性垫层；11、衔接组件；1101、固定框；1102、固定板；1103、防滑层；1104、定位螺栓；12、减震组件；1201、减震弹簧；1202、抵压框；1203、弹性水圈层；13、加强防护网。
具体实施方式
请参阅图1至图8，本发明提供技术方案：一种智能船舶气幕减阻节能装置，包括船舶1、上层气幕组件4和喷气头5，船舶1的底部后方安装有船尾气幕组件2，且船舶1的底部前方安装有船头气幕组件3，上层气幕组件4安置于船尾气幕组件2和船头气幕组件3的上侧，船尾气幕组件2包括船尾气泵201、船尾注气管202、船尾气阀203、船尾稳压腔204、船尾输气管205和船尾次级阀206，船尾气泵201的一侧连接有船尾注气管202，且船尾注气管202的中部安装有船尾气阀203，船尾注气管202的另一侧安装有船尾稳压腔204，且船尾稳压腔204的一侧连接有船尾输气管205，船尾输气管205与船尾稳压腔204之间的连接处安装有船尾次级阀206，喷气头5安装于船尾输气管205的下方，且喷气头5的中部下方及侧边下方分别安装有主气幕喷口6和侧气幕喷口7，船尾输气管205的下方外侧安装有定位外环9，且定位外环9的内壁固定有柔性垫层10，定位外环9之间连接有加强防护网13；
具体操作如下，船尾气泵201通过船尾注气管202和船尾气阀203能够将气流泵入到船尾稳压腔204的内部，船尾稳压腔204通过船尾次级阀206能够将气流送入到船尾输气管205的内部，船尾输气管205、船头输气管305与上层输气管405之间的结构相同，三者底部均可通过底部的喷气头5进行喷气。
请参阅图1，船头气幕组件3包括船头气泵301、船头注气管302、船头气阀303、船头稳压腔304、船头输气管305和船头次级阀306，船头气泵301的一侧连接有船头注气管302，且船头注气管302的中部安装有船头气阀303，船头注气管302的另一侧安装有船头稳压腔304，且船头稳压腔304的一侧连接有船头输气管305，船头输气管305与船头稳压腔304之间的连接处安装有船头次级阀306；船尾输气管205与船头输气管305之间的内径尺寸一致，且船尾输气管205与船头输气管305之间为交错分布；
具体操作如下，通过交错分布的船尾输气管205与船头输气管305使得船底下方喷气更加均匀，并且船尾输气管205与船头输气管305分别通过两侧的船尾气幕组件2和船头气幕组件3驱动使用，两者互不干扰，方便使用。
请参阅图2-3，上层气幕组件4包括上层气泵401、上层注气管402、上层气阀403、上层稳压腔404、上层输气管405和上层次级阀406，上层气泵401的一侧连接有上层注气管402，且上层注气管402的中部安装有上层气阀403，上层注气管402的另一侧安装有上层稳压腔404，且上层稳压腔404的一侧连接有上层输气管405，上层输气管405与上层稳压腔404之间的连接处安装有上层次级阀406；上层输气管405与船尾输气管205之间呈平行状结构，且上层输气管405之间为等距离分布；
具体操作如下，上层输气管405平铺于船尾输气管205与船头输气管305的上方，配合船尾输气管205与船头输气管305的使用能够增强气流强度，并且在船尾输气管205或船头输气管305损坏时能够及时补充气流，避免船舶1底部的气流分布不均。
请参阅图4，侧气幕喷口7关于喷气头5的竖直中心线对称分布有四个，且侧气幕喷口7通过喷气头5与船尾输气管205的内部相互连通；
船尾输气管205、船头输气管305与上层输气管405下方的喷气头5能够通过主气幕喷口6和侧气幕喷口7喷出气流，并在船底外壁上形成气层，四个对称设置的侧气幕喷口7使得气流能够多方向喷出，形成的气流面更广，船体的底部与水之间注入空气能够形成均匀的气液两相流，从而降低船舶1的航行阻力，提高船舶1的航行推进效率，起到减阻节能的作用。
请参阅图5，喷气头5的内部安装有防堵组件8，且防堵组件8包括侧连杆801、旋转杆802、螺旋扇叶803、防堵刷804和过滤网805，侧连杆801与喷气头5的内壁滑动连接，且侧连杆801的中部下方安装有旋转杆802，旋转杆802的外侧固定有螺旋扇叶803，且旋转杆802的底部固定有防堵刷804，主气幕喷口6的内部转动设置有过滤网805；旋转杆802通过侧连杆801与喷气头5之间构成转动结构，且旋转杆802底部防堵刷804的下侧面与过滤网805的上侧面相贴合；
具体操作如下，过滤网805能够对主气幕喷口6进行杂物拦截，避免海洋中的杂质或水草进入，气流喷入喷气头5的内部时会冲击到旋转杆802外侧的螺旋扇叶803上，从而带动螺旋扇叶803的转动，螺旋扇叶803旋转能够进一步的带动旋转杆802转动，从而使得旋转杆802底部的防堵刷804能够对过滤网805的表面进行刷洗，避免过滤网805表面出现堵塞的情况影响气流出气，旋转杆802上方外部能够通过侧连杆801与喷气头5的内壁转动相连，从而能够对旋转杆802进行活动限位，避免旋转杆802出现倾斜的情况。
请参阅图6-7，定位外环9的两端上侧安装有衔接组件11，且衔接组件11包括固定框1101、固定板1102、防滑层1103和定位螺栓1104，固定框1101的上方焊接有固定板1102，且固定板1102的上侧设置有防滑层1103，固定板1102的两侧均贯穿有定位螺栓1104；
具体操作如下，通过半环形的定位外环9便于对船尾输气管205与船头输气管305的下方外侧进行定位固定，定位外环9通过固定框1101与固定板1102构成一体化结构，防滑层1103能够紧密贴合于船舶1的底壁上，通过定位螺栓1104便于将固定板1102安装在船舶1的底部外壁上，从而可以通过等距离分布的定位外环9实现船尾输气管205和船头输气管305与船舶1底部的限位固定。
请参阅图8，固定框1101的内部安装有减震组件12，且减震组件12包括减震弹簧1201、抵压框1202和弹性水圈层1203，固定框1101的内部上下两侧均安装有减震弹簧1201，且减震弹簧1201的顶端固定有抵压框1202，固定框1101的内部中间设置有弹性水圈层1203；
具体操作如下，固定框1101内部上下两侧的减震弹簧1201在受到震动冲击时能够带动抵压框1202并向弹性水圈层1203一侧进行伸缩，从而将震动力传递至弹性水圈层1203一侧，弹性水圈层1203为柔性橡胶材质其内部填充有水，通过挤压弹性水圈层1203内部的水流能够将压力转化为水压并进一步的传导至海洋水体中，进而起到高效减震的作用，使得上下两侧对称设置的减震弹簧1201能够同时作用相互传递和过滤震动力，避免定位外环9受震动影响产生松动的情况。
综上，该智能船舶气幕减阻节能装置，使用时，首先可启动船尾气泵201通过船尾注气管202和船尾气阀203将气流泵入到船尾稳压腔204的内部，船尾稳压腔204通过船尾次级阀206将气流送入到船尾输气管205的内部，船尾气幕组件2、船头气幕组件3和上层气幕组件4之间的结构相同，同理可以同时通过船尾输气管205、船头输气管305与上层输气管405的底部喷气头5进行喷气，使用的过程中，通过交错分布的船尾输气管205与船头输气管305使得船底下方喷气更加均匀，同时上层输气管405平铺于船尾输气管205与船头输气管305的上方，配合船尾输气管205与船头输气管305的使用能够增强气流强度；
喷气头5喷气过程中，可通过主气幕喷口6和侧气幕喷口7同时喷出气流，并在船底外壁上形成气层，四个对称设置的侧气幕喷口7使得气流能够多方向喷出，形成的气流面更广，船体的底部与水之间注入空气能够形成均匀的气液两相流，从而降低船舶1的航行阻力，提高船舶1的航行推进效率，起到减阻节能的作用，在这一过程中，气流喷入喷气头5的内部时会冲击到旋转杆802外侧的螺旋扇叶803上，从而带动螺旋扇叶803的转动，螺旋扇叶803旋转能够进一步的带动旋转杆802转动，从而使得旋转杆802底部的防堵刷804对过滤网805的表面进行刷洗，避免过滤网805表面出现堵塞的情况影响气流出气，而过滤网805能够对主气幕喷口6进行杂物拦截，避免海洋中的杂质或水草进入；
在使用的过程中，通过定位螺栓1104能够将固定板1102安装在船舶1的底部外壁上，从而可以通过等距离分布的半环形定位外环9对船尾输气管205与船头输气管305的下方外侧进行定位固定，船舶1行驶过程中，固定框1101内部上下两侧的减震弹簧1201在受到震动冲击时能够带动抵压框1202并向弹性水圈层1203一侧进行伸缩，从而将震动力传递至弹性水圈层1203一侧，弹性水圈层1203为柔性橡胶材质其内部填充有水，通过挤压弹性水圈层1203内部的水流能够将压力转化为水压并进一步的传导至海洋水体中，进而起到高效减震的作用，使得上下两侧对称设置的减震弹簧1201能够同时作用相互传递和过滤震动力，避免定位外环9受震动影响产生松动的情况，就这样完成整个智能船舶气幕减阻节能装置的使用过程。

Claims (3)

1.一种智能船舶气幕减阻节能装置，其特征在于，包括船舶(1)、上层气幕组件(4)和喷气头(5)，所述船舶(1)的底部后方安装有船尾气幕组件(2)，且船舶(1)的底部前方安装有船头气幕组件(3)，所述上层气幕组件(4)安置于船尾气幕组件(2)和船头气幕组件(3)的上侧，所述船尾气幕组件(2)包括船尾气泵(201)、船尾注气管(202)、船尾气阀(203)、船尾稳压腔(204)、船尾输气管(205)和船尾次级阀(206)，所述船尾气泵(201)的一侧连接有船尾注气管(202)，且船尾注气管(202)的中部安装有船尾气阀(203)，所述船尾注气管(202)的另一侧安装有船尾稳压腔(204)，且船尾稳压腔(204)的一侧连接有船尾输气管(205)，所述船尾输气管(205)与船尾稳压腔(204)之间的连接处安装有船尾次级阀(206)，所述喷气头(5)安装于船尾输气管(205)的下方，且喷气头(5)的中部下方及侧边下方分别安装有主气幕喷口(6)和侧气幕喷口(7)，所述船尾输气管(205)的下方外侧安装有定位外环(9)，且定位外环(9)的内壁固定有柔性垫层(10)，所述定位外环(9)之间连接有加强防护网(13)；所述船头气幕组件(3)包括船头气泵(301)、船头注气管(302)、船头气阀(303)、船头稳压腔(304)、船头输气管(305)和船头次级阀(306)，所述船头气泵(301)的一侧连接有船头注气管(302)，且船头注气管(302)的中部安装有船头气阀(303)，所述船头注气管(302)的另一侧安装有船头稳压腔(304)，且船头稳压腔(304)的一侧连接有船头输气管(305)，所述船头输气管(305)与船头稳压腔(304)之间的连接处安装有船头次级阀(306)；所述上层气幕组件(4)包括上层气泵(401)、上层注气管(402)、上层气阀(403)、上层稳压腔(404)、上层输气管(405)和上层次级阀(406)，所述上层气泵(401)的一侧连接有上层注气管(402)，且上层注气管(402)的中部安装有上层气阀(403)，所述上层注气管(402)的另一侧安装有上层稳压腔(404)，且上层稳压腔(404)的一侧连接有上层输气管(405)，所述上层输气管(405)与上层稳压腔(404)之间的连接处安装有上层次级阀(406)；
所述侧气幕喷口(7)关于喷气头(5)的竖直中心线对称分布有四个，且侧气幕喷口(7)通过喷气头(5)与船尾输气管(205)的内部相互连通；所述喷气头(5)的内部安装有防堵组件(8)，且防堵组件(8)包括侧连杆(801)、旋转杆(802)、螺旋扇叶(803)、防堵刷(804)和过滤网(805)，所述侧连杆(801)与喷气头(5)的内壁滑动连接，且侧连杆(801)的中部下方安装有旋转杆(802)，所述旋转杆(802)的外侧固定有螺旋扇叶(803)，且旋转杆(802)的底部固定有防堵刷(804)，所述主气幕喷口(6)的内部转动设置有过滤网(805)；所述旋转杆(802)通过侧连杆(801)与喷气头(5)之间构成转动结构，且旋转杆(802)底部防堵刷(804)的下侧面与过滤网(805)的上侧面相贴合；所述定位外环(9)的两端上侧安装有衔接组件(11)，且衔接组件(11)包括固定框(1101)、固定板(1102)、防滑层(1103)和定位螺栓(1104)，所述固定框(1101)的上方焊接有固定板(1102)，且固定板(1102)的上侧设置有防滑层(1103)，所述固定板(1102)的两侧均贯穿有定位螺栓(1104)；所述固定框(1101)的内部安装有减震组件(12)，且减震组件(12)包括减震弹簧(1201)、抵压框(1202)和弹性水圈层(1203)，所述固定框(1101)的内部上下两侧均安装有减震弹簧(1201)，且减震弹簧(1201)的顶端固定有抵压框(1202)，所述固定框(1101)的内部中间设置有弹性水圈层(1203)。
2.根据权利要求1所述的一种智能船舶气幕减阻节能装置，其特征在于，所述船尾输气管(205)与船头输气管(305)之间的内径尺寸一致，且船尾输气管(205)与船头输气管(305)之间为交错分布。
3.根据权利要求1所述的一种智能船舶气幕减阻节能装置，其特征在于，所述上层输气管(405)与船尾输气管(205)之间呈平行状结构，且上层输气管(405)之间为等距离分布。
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